1895，紐約，哥倫比亞大學副教授亞歷山大·哈德金博士年近中年，卻依然有著孩童般的好奇心和求知欲，腦子裏充滿了別人認為很奇怪的理論。這些理論從來沒有得到校長的賞識，總是被認為是“不切實際的幻想”，被忽視。即便如此，亞歷山大還是決定建造壹臺時光機，向世人證明人類可以穿越時空。
為了避免貿然改變過去可能帶來的邏輯混亂和時空崩塌，哈丁出發飛向未來。整個建造過程進展非常順利，我們自己建造的機器終於完美啟動。時光飛逝如流水，世界以驚人的速度變化。時光之旅展現了壹個奇妙壯觀的場景。時光機器帶他到了他的第壹個目的地——2005年的紐約。
時光機的降落地點不再是他出發的實驗室，紐約周邊環境的變化更讓他吃驚。公共圖書館變成了壹個完整的虛擬現實交互訪問系統(保守評價，2002年的今天還是有點太“科幻”了)。人們熱衷於談論的是在月球上建立新殖民地的宏偉計劃。在科學家本能好奇心的驅使下，亞歷山大迫不及待地出發去了另壹個未來——2007年。的確，沒有什麽比看到人類成功殖民月球更令人興奮的了。
誰也沒想到，未來會有如此難以想象的危險等待著他。人類的殖民計劃存在很大問題，肉眼可以感知到天上的月亮變得比過去大了很多。事實上，殖民計劃已經給月球帶來了不可逆轉的損害，月球的軌道正在下降，很快就會墜入地球。月球碎片轟擊紐約曼哈頓，人們紛紛湧入地下防空洞躲避這場浩劫...
為了逃避地球上可怕的生物大災難，亞歷山大把他的機器調整到了更古老的年份802701。當然，跨越了壹個冰河期的地球早已完全改變了面貌。但是，人類頑強的生命力，似乎讓壹些人挺過了大災難，活了下來。例如，他第壹次見到了和平、友好、溫和、有禮貌的埃洛伊人。然而，就在亞歷山大以為地球上的壹切都恢復正常的時候，他們遇到了生活在地下、接近怪物的莫洛克人，以獵殺伊洛斯為生。
為了營救被莫洛克綁架的安洛人瑪拉，亞歷山大獨自壹人冒險前往尋找莫洛克的老巢。途中，他得到了生化機器人Vox的幫助，來到了被奉為聖物的紐約地鐵。在這個充滿諷刺的地方，亞歷山大發現了隱藏在摩洛克和伊洛背後的邪惡秘密！